JPH03242367A - Novel casting/slip composition and manufacture of ceramics - Google Patents

Novel casting/slip composition and manufacture of ceramics

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JPH03242367A
JPH03242367A JP2031284A JP3128490A JPH03242367A JP H03242367 A JPH03242367 A JP H03242367A JP 2031284 A JP2031284 A JP 2031284A JP 3128490 A JP3128490 A JP 3128490A JP H03242367 A JPH03242367 A JP H03242367A
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ジャニー カメノフ カリー
Rosa Roman
ローマン ローザ
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Abstract

PURPOSE: To obtain a slip compsn. useful for a good ceramic casting compsn. by compounding an inorg. granular material, an org. solvent or vehicle and a specific dispersant.
CONSTITUTION: This slip compsn. contains the mixture composed of the inorg. granular material, the org. solvent or the vehicle and the dispersant to the above-mentioned granular material expressed by formula I. In the formula I, R1, R2, R3 are each a linear or branched hydrocarbon chain or alkylaryl, an R group not exceeding 1 is CH3 and the remaining R groups have respectively at least 6 to 30 carbon atom lengths; Y is (CH2)n (n is 1 to 10) and formula II (m is 1 to 5); X denotes COO-, SO3 -1, PO3 -2. The examples of the inorg. granular material to be used include aluminum oxide, silicon carbide, tungsten- cobalt carbide, etc., and the preferable grain size thereof is 0.01 to 20 μm.
COPYRIGHT: (C)1991,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はセラミックスリップおよびテープキャスティン
グ組成物の改良に関する。詳しくは本発明は有機溶媒を
用いるセラミックキャスティング組成物に向けられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to improvements in ceramic slip and tape casting compositions. Specifically, the present invention is directed to ceramic casting compositions using organic solvents.

より詳しくは、本発明は無機キャスティング組成物に対
する特定種類の分散剤の使用に向けられる。
More particularly, the present invention is directed to the use of certain types of dispersants for inorganic casting compositions.

良好なキャスティング組成物が形成されたかどうかを決
定するために次の因子を試験しなければならない:粒度
;沈降速度;型条件に対する感受性;剥離性;乾燥中の
収縮;ドレン性;キャストウェアの強さ;鋳込速度;泡
のないこと;最後にビヒクルの低い蒸発速度。良好なキ
ャスティング組成物の特徴は:(1)スリップが容易に
流れ、型の細部をすべて満たさねばならず、著しい降伏
点あるいは著しいダイラタンシーまたはチキソトロピー
を示すべきでない;(2)キャスティング組成物中の粒
子が余り早く底部に沈降すべきでなく、そうでないとキ
ャスティング組成物または鋳造生成物がテーパー壁およ
び厚い底を有し、最終焼成セラミック部品が過変の数の
きずまたは欠陥を有するであろう;(3)キャスティン
グ組成物ががなり容易に型から離れねばならず、また乾
燥中に過度の量に収縮すべきではない;(4)焼成前の
鋳造物体の強度が鋳造物品の取扱い、トリミングまたは
以後の成形を可能にするのに十分でなければならない;
(5)組成物を用いるときの鋳込速度が適度の生産速度
および良好な性質と両立するようでなければならない;
(6)キャスティング組成物は焼成前鋳造体中の気泡の
連行を生ずる過度量の泡を生ずべきではない;および(
7)キャスティング組成物に用いる溶媒が、鋳造組成物
の露出表面上に乾燥膜を形成しないように比較的低い蒸
発速度を有すべきである。
The following factors must be tested to determine whether a good casting composition has been formed: particle size; settling rate; sensitivity to mold conditions; peelability; shrinkage during drying; Pouring speed; No bubbles; Finally, low evaporation rate of the vehicle. Characteristics of a good casting composition are: (1) the slip should flow easily, fill all mold details, and should not exhibit significant yield points or significant dilatancy or thixotropy; (2) particles in the casting composition; should not settle to the bottom too quickly, otherwise the casting composition or casting product will have tapered walls and a thick bottom and the final fired ceramic part will have an excessive number of flaws or defects; (3) The casting composition must be flexible and easily release from the mold, and should not shrink to an excessive amount during drying; (4) The strength of the cast object prior to firing may be affected by handling, trimming, or Must be sufficient to allow further shaping;
(5) The casting speed when using the composition must be compatible with reasonable production rates and good properties;
(6) the casting composition should not produce excessive amounts of foam that would result in the entrainment of air bubbles in the pre-fired casting; and (
7) The solvent used in the casting composition should have a relatively low evaporation rate so as not to form a dry film on the exposed surfaces of the casting composition.

典型的には、有機溶媒を含む従来のキャスティング組成
物は天然または合成物質のポリマーまたはコポリマーを
分散剤として用いた。これらの型の物質の例には魚油、
橋かけ脂肪酸トリグリセリド、とうもろこし油、不飽和
脂肪酸グリセリドおよび、ルブリゾル社(Lubriz
ol Corp)により製造されるLB2155(ポリ
イソブテニルスクシンイミド)が含まれる。これらの物
質はすべて適当な有機キャスティング組成物を生ずるけ
れども実質的な改善の余地がある。本発明の目的は特有
の分散剤を用いる改良されたキャスティングまたはスリ
ップ組成物を提供することである。
Typically, conventional casting compositions containing organic solvents used natural or synthetic polymers or copolymers as dispersants. Examples of these types of substances include fish oil;
Cross-linked fatty acid triglycerides, corn oil, unsaturated fatty acid glycerides, and Lubriz
LB2155 (polyisobutenyl succinimide) manufactured by OL Corp). Although all of these materials yield suitable organic casting compositions, there is room for substantial improvement. It is an object of this invention to provide improved casting or slip compositions using unique dispersants.

発明の概要 本発明の基本的な目的は成形またはテープキャスティン
グにおける使用に適するキャスティング組成物を提供す
ることである。
SUMMARY OF THE INVENTION The basic object of the invention is to provide a casting composition suitable for use in molding or tape casting.

さらに本発明の目的は本発明のキャスティング組成物を
用いる成形法を提供することである。
A further object of the invention is to provide a molding method using the casting composition of the invention.

本発明の他の目的および利点は、一部は次の記載中に示
され、一部は記載から明らかであり、または発明の実施
により学ばれることができよう。
Other objects and advantages of the invention will be set forth in part in the following description, and in part will be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention.

本発明の目的および利点は、殊に請求の範囲中に示され
る手段および組合せにより実現され、達成されることが
できる。
The objects and advantages of the invention may be realized and achieved by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the claims.

前記目的を達成するため、およびここに包含され、広く
記載される本発明の目的に従う本発明のキャスティング
組成物は、粉末無機物質、有機溶媒またはビヒクル、お
よび下記の弐: 〔式中、 R+、Rz、R1は線状または枝分れ炭化水素鎖および
アルキルアリールであり、1つを越えないR基はCH,
であり、残りのR基はそれぞれ少くとも6〜30個の炭
素原子長であり; Yは(CHI)、  (式中、n=1〜10である)お
よび(−CHz−CH−CHz)m (式中、m=1〜
5であH る)からなる群から選ばれ; XはCOO−、SO3−、P(h”からなる群から選ば
れる〕 により確認される構造を有する分散剤の混合物を含む。
To achieve the foregoing objects, and in accordance with the objects of the invention encompassed herein and broadly described, the present casting composition comprises a powdered inorganic material, an organic solvent or vehicle, and the following two: [wherein R+, Rz, R1 are linear or branched hydrocarbon chains and alkylaryl, and not more than one R group is CH,
and the remaining R groups are each at least 6 to 30 carbon atoms long; Y is (CHI), (where n=1 to 10) and (-CHz-CH-CHz)m (In the formula, m=1~
X is selected from the group consisting of COO-, SO3-, P(h'');

ここに広く記載され、包含されるように、本発明の他の
観点において本発明の方法は無機粉末物質を有機溶媒と
、前記式を有する分散剤の存在下に混合してキャスティ
ング組成物を形成し、キャスティング組成物を適当なサ
ブストレートに適用し、キャスティング組成物を有機溶
媒の除去に十分な時間乾燥し、乾燥組成物を焼成して完
成セラミック生成物を生成させることによりセラミック
物品を成形することを含む。
As broadly described and encompassed herein, in another aspect of the invention, the method comprises mixing an inorganic powder material with an organic solvent in the presence of a dispersant having the formula to form a casting composition. forming the ceramic article by applying the casting composition to a suitable substrate, drying the casting composition for a sufficient time to remove the organic solvent, and firing the dried composition to form a finished ceramic product. Including.

本発明のキャスティング組成物および方法は従来技術の
セラミック物品に比較すると高い密度およびコンパクシ
ョンを有するセラミック物品を与える。さらに、本発明
のキャスティング組成物は、少くともキャスティング組
成物を用いる方法に通常関連する操作範囲内で水に実質
的に鋭敏でない。
The casting compositions and methods of the present invention provide ceramic articles with increased density and compaction compared to prior art ceramic articles. Furthermore, the casting compositions of the present invention are substantially not sensitive to water, at least within the operating range normally associated with methods using the casting compositions.

すなわち、キャスティング組成物は組成物または出発物
質中に水が存在しても無機粒状物質の良好な分散を与え
る。過去において、典型的な有機キャスティング組成物
は、水が直ちに分散有機粒子のフロキュレーションおよ
び(または)沈殿、並びに好ましいレオロジー(すなわ
ち流れ特性)の喪失を生ずるので許容できなかった。本
発明の分散剤は高度に水溶性でないけれども、有機分散
キャスティング組成物が比較的高い水分を許容できるこ
とを与える。例えば、本発明の分散剤で調製されたキャ
スティング組成物は20重量%までの水を組成物に対す
る悪影響なく許容できた。これは本発明のキャスティン
グ組成物が水を不純物として許容できること、および特
異な取扱いを鋳込み操作の間に必要としないことを意味
する。
That is, the casting composition provides good dispersion of the inorganic particulate material even in the presence of water in the composition or starting materials. In the past, typical organic casting compositions were unacceptable because water immediately caused flocculation and/or precipitation of dispersed organic particles and loss of favorable rheology (ie, flow characteristics). Although the dispersants of the present invention are not highly water soluble, they provide organic dispersion casting compositions with relatively high moisture tolerance. For example, casting compositions prepared with the dispersants of the present invention were able to tolerate up to 20% water by weight without adverse effects on the composition. This means that the casting compositions of the present invention can tolerate water as an impurity and that no special handling is required during casting operations.

次に本発明の現在好ましい態様について詳細に説明する
The presently preferred embodiments of the invention will now be described in detail.

本発明のキャスティング組成物は、無機粒状物質、有機
溶媒またはビヒクル、および次に示す構造: R2−”N−Y−X 3 c式中、 R+、Rz、R1は線状または枝分れ炭化水素鎖または
アルキルアリールであり、1つを越えないR基はCH3
であり、残りのR基はそれぞれ少くとも6〜30個の炭
素原子長であり; Yは(CH,)、、(式中、n−1〜10である)およ
び(−CH2−CH−C)lz)m (式中、m=1〜
5であH る)からなる群から選ばれ; XはCOO−、503−、POz”からなる群から選ば
れる〕 により確認される分散剤の混合物を含む。本発明のキャ
スティング組成物は構造および電子用セラミックスの形
成に有用である。
The casting composition of the present invention comprises an inorganic particulate material, an organic solvent or vehicle, and the following structure: R2-"N-Y-X3c, where R+, Rz, R1 are linear or branched hydrocarbons. chain or alkylaryl, and not more than one R group is CH3
and the remaining R groups are each at least 6 to 30 carbon atoms in length; Y is (CH,), , (where n-1 to 10) and (-CH2-CH-C )lz)m (where m=1~
X is selected from the group consisting of COO-, 503-, POz''. Useful in forming electronic ceramics.

本発明のキャスティング組成物中の使用に適する無機粒
状物質には普通のセラミックまたは無機物質が含まれる
ことができる。セラミック用途に有用な適当な無機粒状
物質の典型的な例は金属酸化物例えば酸化アルミニウム
、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ジルコニウ
ムなど;金属間化合物例えば炭化ケイ素、炭化チタン、
窒化チタン、窒化アルミニウム、炭化ジルコニウムなど
;サーメット例えば炭化タングステン−コバルトなど;
メタリックス例えばタングステンおよびモリブデン並び
にスリップキャスティングフフ化物例えばフッ化カルシ
ウムである。無機粒状物質はキャスティング組成物の形
成に使用される有機溶媒と相容性であるべきである。典
型的には無機粒状物質の重量パーセントは約5〜80%
、好ましくは5〜50%であり、殊に5〜40%が好ま
しい。
Inorganic particulate materials suitable for use in the casting compositions of the present invention can include common ceramic or inorganic materials. Typical examples of suitable inorganic particulate materials useful in ceramic applications include metal oxides such as aluminum oxide, magnesium oxide, calcium oxide, zirconium oxide, etc.; intermetallic compounds such as silicon carbide, titanium carbide,
Titanium nitride, aluminum nitride, zirconium carbide, etc.; Cermets such as tungsten carbide-cobalt;
Metallics such as tungsten and molybdenum and slip casting fluorides such as calcium fluoride. The inorganic particulate material should be compatible with the organic solvent used to form the casting composition. Typically the weight percent of inorganic particulate material is about 5-80%
, preferably from 5 to 50%, particularly preferably from 5 to 40%.

しかしこれらの範囲は例示にすぎないことを理解すべき
であり、これらの範囲外、殊に低量の粒状物質が本発明
の実施に適すると想像される。
However, it is to be understood that these ranges are exemplary only, and it is envisioned that outside of these ranges, particularly low amounts of particulate material, may be suitable for the practice of the present invention.

固相を構成する粒子の大きさは無機物質の密度および焼
成物品の所望特性により広範囲に変動できる。しかし、
粒子はコロイド大きさ範囲内にあるべきである。高密度
物質は沈降を避けるためにサブミクロン粒子を必要にす
る。経験は焼成されてガラス化する酸化物体が直径20
ミクロメートル未満の粒子からなり、粒子の少くとも半
分が1〜5ミクロメートルであるべきである。
The size of the particles making up the solid phase can vary widely depending on the density of the inorganic material and the desired properties of the fired article. but,
Particles should be within the colloidal size range. Dense materials require submicron particles to avoid settling. My experience is that the oxide object that is fired and vitrified has a diameter of 20 mm.
It should consist of submicrometer particles, with at least half of the particles being between 1 and 5 micrometers.

非常に微細な粒子例えば1ミクロメートル未満の粒子は
それらがキャスティング組成物に有用なスリップを与え
るために多量の液体を必要とするので問題を生ずること
ができる。本発明の実施において無機粒子に対する好ま
しい粒径は0.01〜20ミクロン、最も好ましくは0
.5〜10ミクロンである。
Very fine particles, such as particles less than 1 micrometer, can create problems because they require large amounts of liquid to provide useful slip to the casting composition. Preferred particle sizes for inorganic particles in the practice of this invention are 0.01 to 20 microns, most preferably 0.
.. It is 5 to 10 microns.

キャスティング組成物中の無機粒子の懸濁に使用される
有機溶媒は比較的低い蒸気圧を有し、懸濁粒状物質と相
容性であり、安価、低粘度であり、分散剤を溶解する能
力を有すべきである。本発明のキャスティング組成物の
ための典型的な有機溶媒にはアセトン、エチルアルコー
ル、ベンゼン、ブタノール、メタノール、イソプロパツ
ール、メチルイソブチルケトン、トルエン、トリクロロ
エチレンおよびキシレンが含まれる。本発明の好ましい
態様において使用される有機溶媒はトルエンである。
Organic solvents used to suspend inorganic particles in casting compositions have relatively low vapor pressures, are compatible with suspended particulate matter, are inexpensive, have low viscosities, and have the ability to dissolve dispersants. should have. Typical organic solvents for the casting compositions of the present invention include acetone, ethyl alcohol, benzene, butanol, methanol, isopropanol, methyl isobutyl ketone, toluene, trichloroethylene and xylene. The organic solvent used in a preferred embodiment of the invention is toluene.

本発明の分散剤は一般に双性イオンとして分類され、前
に示した式を有しなければならない。この双性イオン分
散剤はかたく充填され、高い密度を有するグリーン非焼
成セラミック組成物を生ずるキャスティング組成物を与
えることが示された。
The dispersants of the present invention are generally classified as zwitterionic and must have the formula shown above. This zwitterionic dispersant has been shown to provide casting compositions that are tightly packed and yield green unfired ceramic compositions with high density.

他の利点は分散剤がキャスティング溶液の沈降時間を制
御することである。最後に、本発明の双性イオン分散剤
が不純物例えば水に対する高い許容量を有するキャステ
ィング組成物を与える。本発明の分散剤は少くとも1つ
の正および1つの負電荷を枝分れ炭化水素尾中に含む極
性頭基からなる低分子量モノマーである。以前に知られ
たポリマー分散剤と異なり、それらは繰返し官能単位を
含まず、沈降すると高い材料特性を有するセラミックを
生ずる高密度を有する生成物を与える良好なキャスティ
ング組成物を与えるキャスティング分散体を与える。本
発明に適する分散剤の特定例にH (C+o)J”(Me)CHz−COO−が含まれる。
Another advantage is that the dispersant controls the settling time of the casting solution. Finally, the zwitterionic dispersants of the present invention provide casting compositions with high tolerance to impurities such as water. The dispersants of this invention are low molecular weight monomers consisting of polar head groups containing at least one positive and one negative charge in the branched hydrocarbon tail. Unlike previously known polymeric dispersants, they do not contain repeating functional units, giving casting dispersions that, upon settling, give a product with high density resulting in a ceramic with high material properties, giving a good casting composition. . A specific example of a dispersant suitable for the present invention includes H (C+o)J''(Me)CHz-COO-.

固体に関する分散剤の重量パーセントは0.5〜10%
、好ましくは1〜8%の範囲内であることができる。最
も好ましくは範囲は2〜5%である。
Weight percent of dispersant on solids is 0.5-10%
, preferably within the range of 1 to 8%. Most preferably the range is 2-5%.

もちろん、キャスティング組成物中の分散剤の殊に好ま
しい重量パーセントは生ずる鋳造生成物の最終用途に依
存し、当業者による普通の実験により決定されることが
できることを理解すべきである。
It should, of course, be understood that the particularly preferred weight percentage of dispersant in the casting composition will depend on the end use of the resulting cast product and can be determined by routine experimentation by one skilled in the art.

場合により、普通の結合剤および泡止め剤を本発明のキ
ャスティング組成物に添加することができる。典型的に
はこれらの型の結合剤にはポリビニルアルコール、尿素
ホルムアルデヒド、カルボキシメチルセルロース、エチ
ルシリケートなどが含まれる。典型的な泡止め剤には少
量のオクチルアルコールが含まれる。
Optionally, conventional binders and antifoam agents can be added to the casting compositions of the present invention. Typically these types of binders include polyvinyl alcohol, urea formaldehyde, carboxymethyl cellulose, ethyl silicate, and the like. Typical antifoam agents include small amounts of octyl alcohol.

本発明のキャスティング組成物は普通の成形またはキャ
スティング操作に適する。それがセラミック材料を成形
するドクターブレード法に重要な利用性を見出すことが
想像される。典型的にはドクターブレード法は、微粒無
機粉末を有機溶媒、結合剤および分散剤を含む非水性液
体系中に懸濁して移動キャリヤー表面上ヘキャストされ
るスラリーを形成することが含まれる。スラリーは、キ
ャリヤー表面が支持テーブルとともに進むときにスラリ
ーを制御された厚さおよび幅の層にレベリングまたは「
ドクター」するナイフェツジまたはブレードの下を通る
。溶媒が蒸発すると、微細な固体粒子が巻取リール上に
貯蔵しまたは連続配列でキャリヤーから剥離できる比較
的密度の高いたわみ性シートに合体する。「テープ法」
、「ナイフコーティング」、「テープキャスティング」
および「シートキャスティング」という語はセラミック
組成物の薄く比較的大きい面積のシートの成形法に関し
てドクタープレーディングと同義に使用された。
The casting compositions of the present invention are suitable for conventional molding or casting operations. It is envisioned that it will find important application in doctor blading processes for shaping ceramic materials. Typically, the doctor blading process involves suspending a finely divided inorganic powder in a non-aqueous liquid system containing an organic solvent, a binder, and a dispersant to form a slurry that is cast onto a moving carrier surface. The slurry is leveled or "
pass under the knife or blade to 'doctor'. As the solvent evaporates, the fine solid particles coalesce into a relatively dense flexible sheet that can be stored on a take-up reel or peeled from the carrier in a continuous array. "Tape method"
, "knife coating", "tape casting"
and the term "sheet casting" has been used interchangeably with doctor plating in reference to the process of forming thin, relatively large area sheets of ceramic compositions.

この特定方法は種々の電子用セラミックスの有用な製造
法として確立された。典型的な用途にはキャパシタ、圧
電素子、フェライトメモリ、厚および薄フィルムサーキ
ットリ用電気絶縁サブストレートおよび触媒用サブスト
レートが含まれる。
This specific method has been established as a useful manufacturing method for various electronic ceramics. Typical applications include capacitors, piezoelectric elements, ferrite memories, electrically insulating substrates for thick and thin film circuitry, and substrates for catalysts.

それは比較的大きい面積の、薄いがしかし高い非焼成密
度で均一なシートの製造に対して一般に有利である。こ
の方法により作られる部品の通常の範囲および焼成厚み
は0.001〜0.045インチである。複雑な孔パタ
ーンを有する複雑な造形品は鋳込みシートから部品の押
抜またはスタンピングにより直接形成することができる
It is generally advantageous for the production of relatively large area, thin but uniform sheets with high unfired density. The typical range and fired thickness of parts made by this method is 0.001 to 0.045 inches. Complex shaped parts with complex hole patterns can be formed directly by punching or stamping parts from cast sheets.

キャスティング組成物中の無機粉末の平均粒径は約0.
4ミクロメートルである。粒子範囲は0.1〜3ミクロ
メートルである。使用される典型的な有機溶媒はアルコ
ール類およびトルエンである。
The average particle size of the inorganic powder in the casting composition is about 0.
It is 4 micrometers. The particle range is 0.1-3 micrometers. Typical organic solvents used are alcohols and toluene.

実際に、該方法は普通の材料例えばテフロン(Tefl
on)、マイラー(Mylar)、セロハンおよび酢酸
セルロースから選ぶことができるキャリヤーフィルム上
にスリップをキャスティングすることを含む。キャリヤ
ーフィルムは清浄な、滑らかな、不浸透性、不溶性表面
を与えるように選ばれる。
In fact, the method can be used with common materials such as Teflon (Tefl).
on), Mylar, cellophane and cellulose acetate. The carrier film is selected to provide a clean, smooth, impermeable, insoluble surface.

乾燥したスリップがキャリヤーからのテープ(すなわち
乾燥スリップ)の剥離に困難を生ずるのでそれがキャリ
ヤーに余り強く付着すべきでない。
It should not adhere too tightly to the carrier as the dry slip will cause difficulty in peeling the tape (ie the dry slip) from the carrier.

しかし、スラリーは、乾燥中の収縮を有効に制御する十
分な密着または乾燥中にキャリヤーとの相互作用を有し
、それを実質的にテープキャリヤーに垂直な厚み方向に
起こさせるべきである。テープに対するスラリーの過度
の粘着を避けるために可塑剤をスラリー組成物に添加す
ることが示唆された。しかし、これらの物質は本発明の
一部を形成せず、当業者により容易に選ばれる。
However, the slurry should have sufficient adhesion or interaction with the carrier during drying to effectively control shrinkage during drying, causing it to occur in the thickness direction substantially perpendicular to the tape carrier. It has been suggested that plasticizers be added to the slurry composition to avoid excessive stickiness of the slurry to the tape. However, these materials do not form part of the invention and are readily selected by those skilled in the art.

本発明の方法の好ましい態様において、無機粒状物質、
有機溶媒および前記の式を有する分散剤を含むキャステ
ィング組成物/スリップが容器中で混合される。次いで
スラリーは容器からドクターブレードの下を通るキャリ
ヤーシートに移される。ドクターブレードはシート上の
キャスティング組成物が通り過ぎるときにレベリングす
る。スラリー中の有機溶媒を蒸発させるとキャリヤーシ
ート上に焼成前グリーンセラミックコーティングが残る
。生じた乾燥焼成前セラミックは次に高温(すなわち5
00℃以上)で焼成して仕上りセラミック生成物を生成
させることができる。
In a preferred embodiment of the method of the invention, inorganic particulate material,
A casting composition/slip containing an organic solvent and a dispersant having the above formula is mixed in a vessel. The slurry is then transferred from the container to a carrier sheet that passes under a doctor blade. The doctor blade levels the casting composition on the sheet as it passes by. Evaporation of the organic solvent in the slurry leaves a pre-fired green ceramic coating on the carrier sheet. The resulting dry pre-fired ceramic is then heated to a high temperature (i.e. 5
00°C or higher) to produce a finished ceramic product.

以下の実施例は本発明の好ましい態様の例示として示さ
れる。
The following examples are presented as illustrations of preferred embodiments of the invention.

実施例 物質ニーコロイドSiC、粒度 ミクロン範囲一コロイ
ドAlN1 粒度 ミクロン範囲〜試薬用トルエン 〜とうもろこし油、魚油、LB−2155〔ルブリゾル
(Lubrizol)製造〕−本発明の2T−1”、2
T−271)、lT−3TI″分散剤 一10ccメスシリンダー、酸洗浄しオーブン乾燥 −no00黒色ゴム栓、アセトン洗浄し風乾。
Example materials Colloidal SiC, particle size in the micron range - Colloidal AlN1 Particle size in the micron range - Toluene for reagents - Corn oil, fish oil, LB-2155 [manufactured by Lubrizol] - 2T-1", 2 of the present invention
T-271), IT-3TI'' dispersant - 10cc graduated cylinder, acid washed and oven dried - No. 00 black rubber stopper, acetone washed and air dried.

一般摸作 次の各特定実施例において試験するキャスティングまた
はスリップ組成物は次のように調製した。
General Simulation The casting or slip compositions tested in each of the following specific examples were prepared as follows.

十分に調製した分散剤(例えば CaC+ oN” (1,le) CHzOHCH[:
H2SO3−)を、洗浄したシリンダー中でトルエン7
 cc中に溶解した。シリンダーは予め酸洗浄し、分散
試験を妨害できる痕跡の有機物および洗剤を除去した。
A well-prepared dispersant (e.g. CaC+ oN” (1,le) CHzOHCH[:
H2SO3-) was dissolved in toluene 7 in a cleaned cylinder.
Dissolved in cc. The cylinder was pre-acid cleaned to remove traces of organic matter and detergent that could interfere with dispersion testing.

正確にo、 s o o o±O,0005gのコロイ
ド無機粉末を速やかな小添加で溶液中に落す。シリンダ
に栓をし、固体および液体の全容積を記録する。
Exactly 0,0005 g of colloidal inorganic powder are dropped into the solution in quick small additions. Cap the cylinder and record the total volume of solids and liquid.

固定の初期容積もまた可視であれば記録する。シリンダ
ーを手により2分間激しくふりまぜ、次いで室温で乱す
ことなく沈降させる。沈降の速度を時間の関数として固
体/液体界面のレベルを測定することにより記録する。
The fixed initial volume is also recorded if visible. The cylinder is shaken vigorously by hand for 2 minutes and then allowed to settle undisturbed at room temperature. The rate of settling is recorded by measuring the level of the solid/liquid interface as a function of time.

不十分な分散系においてこの速度は非常に早く、固体の
ガラス壁に対する付着の結果、初めの分における測定が
困難である。十分分散した系において沈降速度は遅く、
しばしば非付着性固体の滑らかなカラムの降下により確
認される。最終沈降物容積は固体−液体界面が安定レベ
ルに達した後の測定値である。不十分な分散系において
この安定レベルは2〜3時間内に達成され、2〜12時
間最小の変化を有する。
In poorly dispersed systems this rate is very fast and difficult to measure in the first minute as a result of solids sticking to the glass walls. In a well-dispersed system, the sedimentation rate is slow;
Often confirmed by smooth column fall of non-adhesive solids. The final sediment volume is the value measured after the solid-liquid interface has reached a stable level. In poorly dispersed systems this level of stability is achieved within 2-3 hours with minimal change for 2-12 hours.

高度分散系においてこのレベルが12時間までの間コン
パクトになり続けることが認められる。
It is observed that in highly dispersed systems this level continues to become compact for up to 12 hours.

実施例1:トルエン中のSiCの沈降速度この実験にお
いて、異なる頭基を含む、および(または)異なる操作
により作られた本発明の実施に使用される3 「ZTJ
分散剤を1重量%/SiCで、ブランク対照および2市
版分散剤、魚油およびLB−2155と対照して試験す
る。結果は第1図中に示される。第1回は時間中のSi
Cの沈降速度をプロットするグラフである。この図中に
示されるように、rZTJ分散剤は、遅い沈降速度によ
り証明されるように、非常に短時間(2分のふりまぜ)
で−層高度に分散したスラリーを形成する。30分後の
傾向はrZTJ分散剤からの一層コンパクトなセラミッ
クのためである。
Example 1: Sedimentation rate of SiC in toluene In this experiment, three “ZTJs” used in the practice of the invention containing different head groups and/or made by different operations
The dispersant is tested at 1% by weight/SiC against a blank control and two city version dispersants, fish oil and LB-2155. The results are shown in FIG. The first time is Si during time.
It is a graph plotting the sedimentation rate of C. As shown in this figure, the rZTJ dispersant can be used for a very short time (2 minutes of shaking) as evidenced by the slow settling rate.
- form a highly dispersed slurry. The trend after 30 minutes is due to a more compact ceramic from the rZTJ dispersant.

SiCゞ    会  の  9 安定沈降物容積に関するデータが表1中に記録される。SiCゞ       9 Data regarding stable sediment volume are recorded in Table 1.

低いSiC容積が、非処理対照に比較してすべての分散
剤に対して達成された。2市販分散剤の中でLB−21
55がわずかに良好であった。
Lower SiC volumes were achieved for all dispersants compared to untreated controls. 2 Among commercially available dispersants, LB-21
55 was slightly better.

3 rZTJ分散剤はすべて対照および市販分散剤より
非常に堅い高密度沈降物を生じた。これは仕上り焼成セ
ラミック中の欠陥を低下する非常に整然とした沈降物ミ
クロ構造の形成を示す。
All 3 rZTJ dispersants produced dense sediments that were much harder than the control and commercial dispersants. This indicates the formation of a highly ordered sediment microstructure that reduces defects in the finished fired ceramic.

表   1 1、 ブランク対照  2.14 2、魚油  1.90 3、  LB−21551,56 −様でないゆるい沈降物 一様でないゆるい沈降物 粒状沈降物 2、(魚油)および3. (LB−2155)はSiC
に対し有効であると報告された2市販分散剤である。
Table 1 1. Blank Control 2.14 2. Fish Oil 1.90 3. LB-21551,56 - Not Uniform Loose Sediment Granular Sediment 2, (Fish Oil) and 3. (LB-2155) is SiC
There are two commercially available dispersants reported to be effective against.

4、 2T−1”は構造(cs) (CI O) N 
(Me) −CH2−CH−CH3SO4を有する。 
             OH5、ZT−2τNは構
造(C,o) zN(Me)−CIZ−Coo−を有す
る。
4. 2T-1” is the structure (cs) (CIO) N
(Me) has -CH2-CH-CH3SO4.
OH5, ZT-2τN has the structure (C,o)zN(Me)-CIZ-Coo-.

6、 2T−3”はZT−2と同じ構造を有するが、し
かし異なる反応型から分離された。
6,2T-3'' has the same structure as ZT-2, but was isolated from a different reaction type.

分離剤はすべて7.0ccトルエンの溶液中の重量Si
C関して1.0重量%で試験した。
All separation agents were weight Si in 7.0 cc toluene solution.
C was tested at 1.0% by weight.

に 実施例2:トルエン中のAi’Nの沈降速度この実験は
異なる無機コロイド物質、窒化アルミニウム(A!’N
 )、に対する本発明の実施に用いるrZTJ分散剤の
効力を比較した。実施例1と同様に、本発明に用いるr
ZTj分散剤は第2図中に示すグラフ中に示されるよう
に優れた性能を示した。
Example 2: Sedimentation rate of Ai'N in toluene
), the efficacy of rZTJ dispersants used in the practice of the present invention was compared. Similar to Example 1, r used in the present invention
The ZTj dispersant showed excellent performance as shown in the graph shown in FIG.

Ai’N  j   久  0  の   λトルエン
中のAINの最終沈降物容積が種々の分散剤に対して記
録され、表2中に示される。再びブランク対照、魚油お
よびとうもろこし油より一層高密度で整然とした沈降物
が本発明に使用されるrZTj分散剤で得られた。
The final sediment volume of AIN in toluene was recorded for various dispersants and is shown in Table 2. Again, denser and more orderly sediments were obtained with the rZTj dispersant used in this invention than with the blank control, fish oil, and corn oil.

表 1、 ブランク対照  2.65 −様でないゆるい沈
降物2、どうbろこし油    2.62 −様でない
ゆるい沈降物3、魚 油     1.2〇  −様で
ないゆるい沈降物見出し2.3および4はセラミックス
加工に使用される市販分散剤である。
Table 1, Blank Control 2.65 - Unlike Loose Sediment 2, Fish Oil 2.62 - Unlike Loose Sediment 3, Fish Oil 1.20 - Unlike Loose Sediment Headings 2.3 and 4 is a commercially available dispersant used in ceramic processing.

見出し5.6および7は表1中に示される構造を有する
双性イオンrZTJ化合物である。小容積(lcc未満
)の測定における実験近偵は±0.1 ccであるので
見出し4〜7は非常に接近した範囲内にある。
Headings 5.6 and 7 are zwitterionic rZTJ compounds having the structures shown in Table 1. Headings 4-7 are in very close range since the experimental close range in measuring small volumes (less than lcc) is ±0.1 cc.

分散剤はすべて7.0 cc トルエンの溶液中の重量
Ai’Hに関して1.0重量%で試験した。
All dispersants were tested at 1.0% by weight Ai'H in a solution of 7.0 cc toluene.

実施例3:沈降に対するrZTJ分散剤濃度の効果ZT
−1”をSiC固体に対する重量%を基にして3用量レ
ベルで試験した。試料は実質的に同じ前記一般操作によ
り調製した。第3図中のグラフに示される各沈降曲線は
多少分散した滑らかな降下を示す。観察傾向は用量が増
加するとわずかに改良された性能の方へ向う。
Example 3: Effect of rZTJ dispersant concentration on sedimentation ZT
-1'' was tested at three dose levels based on weight percent SiC solids. Samples were prepared by essentially the same general procedure described above. The observed trend is towards slightly improved performance with increasing dose.

次の実施例は不純物として水の存在に耐えるキャスティ
ング組成物の能力を例示するために示される。
The following examples are presented to illustrate the ability of the casting compositions to withstand the presence of water as an impurity.

実施例4 3試料を次の操作により調製した。対照試料は0.5g
SiCを7cc)ルエン中に分散剤なく混合することに
より調製した。第2の試料は対照と同様に、しかし2重
量%のLB−2155を加えて調製した。第3の試料は
式 %式% ITMとして示される分散剤を用いて対照と同様に調製
した。予め分散したそれぞれの試料に対し、H2O2μ
2アリコ一ト部分を添加し、分散体を約2分間ふりまぜ
た。沈降速度および最終沈降物容積を記録した。操作は
FI20の添加を100pJまで増加して繰返した。
Example 4 Three samples were prepared by the following procedure. Control sample is 0.5g
It was prepared by mixing 7 cc of SiC in toluene without a dispersant. A second sample was prepared similarly to the control, but with the addition of 2% by weight LB-2155. A third sample was prepared similarly to the control using a dispersant designated as Formula % Formula % ITM. For each pre-dispersed sample, H2O2μ
Two aliquot portions were added and the dispersion was agitated for approximately 2 minutes. Sedimentation velocity and final sediment volume were recorded. The procedure was repeated increasing the addition of FI20 to 100 pJ.

第4aおよび4b図はこの実験の結果をグラフで示す。Figures 4a and 4b graphically illustrate the results of this experiment.

第4a図は各試料の容積の変化を時間に対してプロット
する。結果はフロキュレーションが本発明のキャスティ
ング組成物に比べて対照試料およびLB−2155試料
で速い沈降速度を生じたことを示す。第4b図は本発明
のキャスティング組成物中に分散された無機粒子の最終
沈降容積が不十分な低密度コンパクトを生ずる公知市販
製品に対する2または3 ccに比べて約1 ccであ
ることを棒グラフにより示す。これらの結果は本発明の
キャスティング組成物が滑らかな沈降速度および高密度
コンパクションを維持したことを示す。
Figure 4a plots the change in volume of each sample versus time. The results show that flocculation produced faster sedimentation rates in the control and LB-2155 samples compared to the casting composition of the present invention. FIG. 4b shows by a bar graph that the final settling volume of the inorganic particles dispersed in the casting composition of the present invention is about 1 cc compared to 2 or 3 cc for known commercial products which produce insufficiently low density compacts. show. These results indicate that the casting composition of the present invention maintained smooth settling velocity and high density compaction.

実施例5 この実験は無機粒状物質の混合物を用いたブランク対照
に比較した本発明のキャスティング組成物の沈降速度お
よびコンパクション容積の比較に向けられた。
Example 5 This experiment was directed to a comparison of the settling rate and compaction volume of a casting composition of the present invention compared to a blank control using a mixture of inorganic particulate materials.

キャスティング組成物は前に略記した一般操作に従い調
製したが0.25 gのSiCおよび0.25 gのA
jNを用いた。得られた結果は第5および第6図中に示
すグラフ中に示される。グラフは分散剤ZT−1”がキ
ャスティング組成物に対する沈降時間(すなわち遅い沈
降時間を生ずる高分散スラリー)および最終コンパクト
容積(よりコンパクトなセラミック)に対して有する効
果を劇的に示した。
The casting composition was prepared according to the general procedure outlined previously but contained 0.25 g of SiC and 0.25 g of A.
jN was used. The results obtained are shown in the graphs shown in FIGS. 5 and 6. The graph dramatically demonstrated the effect that dispersant ZT-1'' had on the settling time (ie, a highly dispersed slurry resulting in a slow settling time) and final compact volume (more compact ceramic) for the casting composition.

前記記載は例示および説明のために提供された。The foregoing description has been provided for purposes of illustration and explanation.

それは網羅的でも発明を開示した正確な形態に制限する
意図でもなく、明らかに多くの改変および変更が前記教
示にてらして可能である。それらの態様は本発明の原理
およびその実際適用を最良に説明するために選ばれ、記
載された。本発明の範囲は請求の範囲により規定される
ものとする。
It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed, and obviously many modifications and variations are possible in light of the above teachings. The embodiments were chosen and described in order to best explain the principles of the invention and its practical application. It is intended that the scope of the invention be defined by the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は明細書中に組込まれ、その一部を形成し、本発明
の態様を示し、説明とともに本発明の詳細な説明するの
に役立つ。 図面中の第1〜6図は請求発明の実施により得られた結
果を示すグラフである。 FIG。 トルエン中のSiCの沈降速度 FIG、  2 トルエン中のAINの沈降速度 時間(分)−升 時間(分)→ FIG、 3 沈降速度対「ZTJa度 トルエン中のSiCのrZT」−1分散時間(分)−+ FIG 0 FIG、 4b
The drawings are incorporated in and form a part of the specification, illustrate aspects of the invention, and together with the description serve to provide a detailed explanation of the invention. 1 to 6 in the drawings are graphs showing the results obtained by implementing the claimed invention. FIG. Sedimentation rate of SiC in toluene FIG, 2 Sedimentation rate of AIN in toluene Time (min) - square time (min) → FIG, 3 Sedimentation rate vs. "ZTJa degree rZT of SiC in toluene" - 1 Dispersion time (min) )−+ FIG 0 FIG, 4b

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)無機粒状物質、有機溶媒またはビヒクル、および
下記構造: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、 R_1、R_2、R_3は線状または枝分れ炭化水素鎖
またはアルキルアリールであり、1つを越えないR基は
CH_3であり、残りのR基はそれぞれ少くとも6〜3
0個の炭素原子長であり;Yは(CH_2)_n(式中
、n=1〜10である)および▲数式、化学式、表等が
あります▼ (式中、m=1〜5である)からなる群から選ばれ;X
はCOO^−、SO_3^−、PO_3^■からなる群
から選ばれる〕 を有する前記粒状物質に対する分散剤の混合物を含むス
リップ組成物。
(1) Inorganic particulate material, organic solvent or vehicle, and the following structure: ▲Mathematical formula, chemical formula, table, etc.▼ (In the formula, R_1, R_2, R_3 are linear or branched hydrocarbon chains or alkylaryl; , no more than one R group is CH_3, and the remaining R groups are each at least 6 to 3
0 carbon atoms long; Y is (CH_2)_n (in the formula, n = 1 to 10) and ▲ Numerical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (in the formula, m = 1 to 5) selected from the group consisting of;
is selected from the group consisting of COO^-, SO_3^-, PO_3^-.
(2)無機粒状物質が約5〜80重量パーセント存在す
る、請求項(1)記載の組成物。
2. The composition of claim 1, wherein the inorganic particulate material is present at about 5 to 80 weight percent.
(3)分散剤が約0.5〜5.0重量パーセント存在す
る、請求項(2)記載の組成物。
3. The composition of claim 2, wherein the dispersant is present at about 0.5 to 5.0 weight percent.
(4)有機溶媒がメタノール、エタノールおよびトルエ
ンからなる群から選ばれる、請求項(1)記載の組成物
(4) The composition according to claim (1), wherein the organic solvent is selected from the group consisting of methanol, ethanol, and toluene.
(5)無機粒状物質が少くとも2つの異なる粒状物質の
混合物を含む、請求項(1)記載の組成物。
5. The composition of claim 1, wherein the inorganic particulate material comprises a mixture of at least two different particulate materials.
(6)混合物がAlNおよびSiCを含む、請求項(5
)記載の組成物。
(6) Claim (5) wherein the mixture contains AlN and SiC.
).
(7)仕上りセラミック物品を製造する方法であって、 (a)無機粒状物質、有機溶媒またはビヒクル、および
下記構造: ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、 R_1、R_2、R_3は線状または枝分れ炭化水素鎖
またはアルキルアリールであり、1つを 越えないR基はCH_3であり、残りのR基はそれぞれ
少くとも6〜30個の炭素原子長 であり; Yは(CH_2)_n(式中、n=1〜10である)お
よび▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、m=1〜5である)からなる群かられらばれ;
XはCOO^−、SO_3^−、PO_3^■からなる
群から選ばれる〕 を有する前記粒状物質に対する分散剤の混合物を含むス
リップ組成物をサブストレートに適用し、 (b)前記スリップ組成物を乾燥して前記有機溶媒を除
去し、前記サブストレート上に乾燥した非焼成セラミッ
クフィルムを生成させ、 (c)前記乾燥フィルムを高温で焼成して仕上りセラミ
ック物品を生成させる、 ことを含む方法。
(7) A method of manufacturing a finished ceramic article, comprising (a) an inorganic particulate material, an organic solvent or vehicle, and the following structure: ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ [wherein R_1, R_2, R_3 are linear or branched hydrocarbon chain or alkylaryl, not more than one R group is CH_3 and the remaining R groups are each at least 6 to 30 carbon atoms in length; Y is (CH_2 )_n (in the formula, n = 1 to 10) and ▲ mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (in the formula, m = 1 to 5);
X is selected from the group consisting of COO^-, SO_3^-, PO_3^■; drying to remove the organic solvent to produce a dry unfired ceramic film on the substrate; (c) firing the dry film at an elevated temperature to produce a finished ceramic article.
(8)サブストレートがキャリヤーフィルムである、請
求項(7)記載の方法。
(8) The method according to claim (7), wherein the substrate is a carrier film.
(9)キャリヤーフィルムに適用されたスリップ組成物
を乾燥前にドクターブレードによりレベリングして薄い
フィルムを生成させる、請求項(8)記載の方法。
9. The method of claim 8, wherein the slip composition applied to the carrier film is leveled with a doctor blade before drying to produce a thin film.
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